- •Раздел 3. Автоматизированные системы управления печатным процессом (асупп)
- •3.1. Понятие многоуровневой автоматизированной системы управления производственным процессом
- •3.2. Специальные методы автоматизированного управления производственным процессом
- •Системы косвенного контроля
- •Системы многосвязного регулирования
- •Автоматические системы с моделью в контуре управления
- •Системы оптимального управления
- •3.3. Архитектура микропроцессорных автоматизированных систем управления печатью
- •3.4. Интегрированная многоуровневая система автоматизации и управления полиграфическим производством ресом
- •3.5. Интегрированная многоуровневая система автоматизации и управления печатным процессом фирмы Хейдельберг
- •3.6. Интегрированная многоуровневая система автоматизации и управления печатным процессом фирмы кба
- •3.7. Отраслевые форматы печатной продукции cip3 и cip4
- •3.8. Системы централизованной настройки и управления печатной машины
- •3.9. Системы дистанционного управления подачей краски и приводкой
- •3.10. Системы контроля качества печатной продукции
- •3.11. Системы автоматизированного управления натяжением бумажной ленты
- •3.12. Системы автоматизированного контроля и управления приводкой красок
- •3.13. Динамические свойства красочных аппаратов рулонных печатных машин
- •3.14. Проблема автоматической оптимизации режимов работы офсетных рулонных печатных машин
Системы многосвязного регулирования
Задачи многосвязного
регулирования в промышленности характерны
для основных технологических агрегатов
технологических установок: энергоблок,
ректификационная колонна, химический
реактор. Такие задачи важны при управлении
производительными техническими
процессами и обеспечивают основные
технологические эффекты управления.
На рис. 3.1.3 изображена схема система
управления многосвязным объектом,
который имеет два входных —
и два выходных
параметра, которые связаны между собой
матрицей передаточных функций
(3.1)
Элементы данной
матрицы, находящиеся на главной диагонали,
характеризуют динамические свойства
прямых каналов управления, а дополнительные
элементы
и
описывают свойства перекрестных связей
в каналах объекта управления.
Рис. 3.3. Система управления многосвязным объектом
Управляющее устройство в данном случае содержит два корректирующих устройства (КУ1 и КУ2), которые устраняют вредное влияние перекрестных связей на динамику системы и позволяют регуляторам (Р1 и Р2) эффективно решать задачу управления многосвязным технологическим объектом. Данные системы позволяют реализовать рациональный подход к решению проблем управления сложными динамическими объектами и применить конкретный вариант повышения автономности контуров управления.
Автоматические системы с моделью в контуре управления
Значения управляющих воздействий в системах со встроенными моделями (предсказывающими устройствами, предикторами) определяются по уравнениям модели объекта из условия устранения ошибки регулирования, — а не алгоритма прямого счета с параметрами, настраиваемыми непосредственно на объекте, как в регуляторах со стандартными законами управления. Использование явной постановки задачи регулирования и применение алгоритмических способов ее решения позволяет существенно повысить качество управления за счет использования методов оптимизации и значительно снизить затраты времени на настройку регулятора.
К настоящему времени разработано достаточно большое количество регуляторов с прогнозом; наиболее известными являются регулятор Смита для объектов с большим запаздыванием, "алгоритмическое управление с моделью" (algorithmic model control), схема косвенного регулирования (inferential control), регулятор с внутренней моделью (internal model control), "динамическое матричное управление" (dynamic matrix control, DMC), регуляторы состояния (state control). Эти регуляторы имеют специальную структуру и потенциально позволяют решать сложные задачи автоматизации, которые не удается реализовать с помощью обычно используемых традиционных алгоритмов ПИД-управления. Это относится к задачам управления объектами с очень большой инерцией (с часовыми и более постоянными времени — на некоторых химических и биотехнических производствах, управлению гидротехническими режимами и т.д., на которых обычные метолы настройки не могут быть применены). Эти алгоритмы нашли также применение и в многосвязном регулировании.
При разработке алгоритмов регулирования с прогнозом преследуются цели повысить динамическую точность регулирования (по разным критериям); упростить и снизить затраты на настройку систем регулирования за счет применения модели в контуре управления. Многочисленные исследования подтверждают, что эти цели в целом достигаются, хотя решения подчас не лежат на поверхности. Обычно регуляторы со встроенной моделью (с прогнозом) строятся как импульсные, работающие в дискретном времени, представляют собой при этом в основном цифровые фильтры, реализующие алгоритмы прямого счета.
На рис. 3.4 представлена
схема системы автоматического управления
с встроенной моделью технологического
объекта. В основе данной системы лежат
способ подготовки управляющего
воздействия
по уравнениям модели объекта при
конкретном значении ошибки регулирования.
Модель работает в реальном времени
параллельно объекту, воспринимая сигнал
управляющего воздействия. Рассогласование
между сигналами выходной переменной
объекта
и модели
используется для расчета скалярного
критерия ошибки
при действии возмущающих воздействий
,
приведенных к входу объекта.
Управляющее
воздействие подготавливается
на основе разности сигналов
— так, чтобы ее компенсировать в процессе
функционирования системы.
В состав регуляторов
с прогнозированием в качестве основных
функциональных блоков входят: модель
объекта, формирователь управляющих
воздействий и фильтр в обратной связи.
Модель объекта
встраивается в алгоритм управления как
его основной блок, определяемый принятым
принципом управления. Применяется либо
непосредственно модель "вход-выход",
либо некоторое приближение обратной
модели — соответственно принятому
способу использования модели в алгоритме.
Формирователь
управляющих воздействий
(собственно регулятор, закон регулирования)
предназначается для генерации управляющих
воздействий по результатам обработки
информации в модели объекта и сравнения
значений ее координат с соответствующими
заданиями. Фильтр
в обратной связи
служит для настройки модели с помощью
вектора настроечных параметров
,
необходимой из-за неизбежных ошибок
моделирования, эволюции объекта, а также
влияния шумов и нелинейностей.
В системах со встроенной моделью (internal model control) косвенно контролируются приведенные к выходу возмущения, которые компенсируются по схеме разомкнутого управления; неточности компенсации устраняются за счет действия обратной связи по ошибке регулирования. Для этой цели параллельно объекту включается его модель "вход-выход" по каналу управляющего воздействия; измеряемая в темпе с процессом невязка модели используется в контуре обратной связи через регулятор, в которую включен инерционный фильтр. Фильтр используется для обеспечения робастности контура управления.
